器后经调节阀，按照当量或次当量配入低氮氧化物燃烧器；在辐射室内完成与燃料的燃烧，燃烧为贫氧燃烧，降低氧分压，有效控制燃烧产生的热力学氮氧化物；燃烧产生的热加热辐射室内的被加热介质；由于贫氧燃烧，燃烧过程会出现一部分未燃尽碳氢化合物和CO ;含有未燃尽碳氢化合物和CO的烟气，对流室出口烟气温度低于450°C，直接进入催化氧化器5 ;鼓风机鼓出的另一路助燃空气通过催化氧化器空气调节阀9调节后通入催化氧化器5，在催化氧化器内利用催化剂和空气中的氧将烟气中的未燃烧的碳氢化合物和CO氧化成COjPH2O,氧化生成的热直接提高烟气温度；催化氧化器内生成的烟气通过催化氧化器5后，在引风机7的作用下，进入低空气预热器8-2对进行余热回收以提高炉子热效率后，由烟囱I排出。
[0017]实施例2
如图2所示，一种实现加热炉超低氮氧化物排放的装置，该装置包括烟囱、对流室、辐射室、燃烧器、鼓风机、引风机和空气预热器；所述烟囱下方设有对流室，对流室与辐射室相通；辐射室内设有燃烧器；所述燃烧器和空气预热器通过风道连接，引风机和空气预热器通过风道连接；空气预热器通过烟道和烟囱连接；
所述空气预热器入口或/和出口处设有催化氧化器；所述鼓风机为助燃鼓风机，分别供给空气预热器和催化氧化器供给空气；为催化氧化器供风的风道上设有控制供给助燃空气量的燃烧器助燃空气调节阀；所述燃烧器和空气预热器连接的风道上设有催化氧化器空气调节阀；所述燃烧器为低氮氧化物燃烧器。
[0018]对流室出口烟气温度450°C以上时，所述空气预热器8包括高温空气预热器8-1和低温空气预热器8-2 ;所述催化氧化器5设置在高温空气预热器和低温空气预热器之间。在对流室出口高温空气预热器，将烟气温度降至450°C以下时，再经过催化氧化器，在催化氧化器之后再利用低温空气预热器进行余热回收，提高炉子热效率。
[0019]利用所述实现加热炉超低氮氧化物排放的装置的排放工艺，工艺过程如下:鼓风机6为燃烧器提供助燃空气；鼓风机鼓出的助燃空气分为两路，一路助燃空气通过空气预热器后经调节阀，按照当量或次当量配入低氮氧化物燃烧器；在辐射室内完成与燃料的燃烧，燃烧为贫氧燃烧，降低氧分压，有效控制燃烧产生的热力学氮氧化物；燃烧产生的热加热辐射室内的被加热介质；由于贫氧燃烧，燃烧过程会出现一部分未燃尽碳氢化合物和CO ;含有未燃尽碳氢化合物和CO的烟气；对流室出口烟气温度高于450°C度，通过高温空气预热器8-1后，将温度降至450°C以下后再进入催化氧化器5 ;
鼓风机鼓出的另一路助燃空气通过催化氧化器空气调节阀9调节后通入催化氧化器5，在催化氧化器内利用催化剂和空气中的氧将烟气中的未燃烧的碳氢化合物和CO氧化成
0)2和H2O,氧化生成的热直接提高烟气温度；催化氧化器内生成的烟气通过催化氧化器5后，在引风机7的作用下，进入低空气预热器8-2对进行余热回收以提高炉子热效率后，由烟囱I排出。
[0020]本发明的工作原理
本发明的加热炉采用常规低氮氧化物燃烧器，鼓风机为燃烧器提供助燃空气，鼓风机鼓出的助燃空气先通过空气预热器预热，再送入燃烧器为燃料燃烧提供氧气。燃烧器助燃空气的量依靠调节阀进行调节，燃烧器控制在当量或次当量条件下，燃烧器燃烧为当量燃烧或微欠氧燃烧。
[0021]根据燃烧过程中氮氧化物产生的机理主要分为三类:1.燃料型NOx:燃料中的固定氮生成的NOx。2.热力型NOx:高温下队与O2反应生成的NOx。3.瞬时NO:低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的NO。其中在燃气燃烧中主要以热力学氮氧化物为主。影响NOx形成的因素:①空气一燃料比燃烧区温度及其分布后燃烧区的冷却程度；④燃烧器形式。
[0022]本发明利用低空气过程系数运行技术(低氧燃烧)控制燃烧产生的氮氧化物。通过图3可以看出烟气干基氧含量3%和当量燃烧时氮氧化物排放量减少2倍左右。勵夂排放量随着过剩空气量的减少而减少，为了降低排放量，加热炉在过剩空气量较低的工况下运行。采用低空气过剩系数运行技术，不仅可以降低NOx排放，而且减少了加热炉排烟热损失，可提高加热炉热效率。
[0023]降低NOx的同时提高加热炉热效率；C0、碳氢化合物未燃尽物质会增加，为了进一步提高加热炉效率，烟气中的CO、碳氢化合物未燃尽物质通过本发明设置的催化氧化器充分氧化分解成COjPH2O,氧化分解的热量来提高自身烟气温度。由于燃烧采用(低氧燃烧/贫氧燃烧)，燃烧烟气中不存在多余的氧气或微量的氧气，催化氧化器氧化烟气中的CO、碳氢化合物未燃尽物质需要的氧由鼓风机提供，通过调节阀9进行调节流量，烟囱出口处进行烟气实时检测，如果检测值出现CO、碳氢化合物超标，反馈信号直接控制调节阀开度。严格控制催化氧化需要的氧气。最终以烟气内氧浓度1%，或CO体积分数为50ppm作为最小过剩空气系数的选择依据。
[0024]烟气氧含量降至1% (干基)较烟气氧含量降至3% (干基)可以提高加热炉效率约1%，氮氧化物可以降低约50%，如果采用低氮氧化物燃烧器，氮氧化物可以控制至1ppm以下。催化氧化器采用催化燃烧可以使燃料在较低的温度下实现完全燃烧。
【主权项】
1.一种实现加热炉超低氮氧化物排放的装置，该装置包括烟囱(I)、对流室(2)、辐射室(3)、燃烧器(4)、鼓风机￠)、引风机(7)和空气预热器(8)，其特征在于:所述烟囱下方设有对流室，对流室与辐射室相通；辐射室内设有燃烧器；所述燃烧器和空气预热器通过风道连接，引风机和空气预热器通过风道连接；空气预热器通过烟道和烟囱连接； 所述空气预热器入口或/和出口处设有催化氧化器(5);所述鼓风机为助燃鼓风机，分别供给空气预热器和催化氧化器供给空气；为催化氧化器供风的风道上设有控制供给助燃空气量的燃烧器助燃空气调节阀(10);所述燃烧器和空气预热器连接的风道上设有催化氧化器空气调节阀(9);所述燃烧器为低氮氧化物燃烧器。2.如权利要求1所述实现加热炉超低氮氧化物排放的装置，其特征在于:所述催化氧化器(5)设置在对流室(2)出口和空气预热器(8)入口之间。3.如权利要求1所述实现加热炉超低氮氧化物排放的装置，其特征在于: 所述空气预热器(8)包括高温空气预热器(8-1)和低温空气预热器(8-2);所述催化氧化器(5)设置在高温空气预热器和低温空气预热器之间。4.一种利用如权利要求1-3其中之一所述装置的排放工艺，其特征在于，此工艺过程如下:鼓风机(6)为燃烧器提供助燃空气；鼓风机鼓出的助燃空气分为两路，一路助燃空气通过空气预热器后经调节阀，按照当量或次当量配入低氮氧化物燃烧器；在辐射室内完成与燃料的燃烧，燃烧为贫氧燃烧，降低氧分压，有效控制燃烧产生的热力学氮氧化物；燃烧产生的热加热辐射室内的被加热介质；由于贫氧燃烧，燃烧过程会出现一部分未燃尽碳氢化合物和CO ;含有未燃尽碳氢化合物和CO的烟气；当对流室出口含有未燃尽碳氢化合物和CO的烟气的温度低于450°C时，直接进入催化氧化器(5);当对流室出口含有未燃尽碳氢化合物和CO的烟气的温度高于450°C度时，通过高温空气预热器(8-1)后，将温度降至450°C以下后再进入催化氧化器(5); 鼓风机鼓出的另一路助燃空气通过催化氧化器空气调节阀(9)调节后通入催化氧化器(5)，在催化氧化器内利用催化剂和空气中的氧将烟气中的未燃烧的碳氢化合物和CO氧化成0)2和H2O,氧化生成的热直接提高烟气温度；催化氧化器内生成的烟气通过催化氧化器(5)后，在引风机(7)的作用下，进入低空气预热器(8-2)对进行余热回收以提高炉子热效率后，由烟囱(I)排出。
【专利摘要】一种实现加热炉超低氮氧化物排放的装置及工艺；该装置的烟囱下方设有对流室，对流室与辐射室相通；辐射室内设有燃烧器；所述燃烧器和空气预热器通过风道连接，引风机和空气预热器通过风道连接；空气预热器通过烟道和烟囱连接；所述空气预热器入口或/和出口处设有催化氧化器；所述鼓风机分别供给空气预热器和催化氧化器供给空气；加热炉采用常规低氮氧化物燃烧器，鼓风机为燃烧器提供助燃空气，鼓风机鼓出的助燃空气先通过空气预热器预热，再送入燃烧器为燃料燃烧提供氧气。本发明实现超低氮氧化物排放的同时，又将烟气中的烃类和CO充分氧化成CO2和水，还可提高加热炉热效率。
【IPC分类】F23N3/00, F27D17/00, F23L15/00
【公开号】CN105115309
【申请号】CN201510550522
【发明人】马晓阳, 邵松
【申请人】洛阳瑞昌石油化工设备有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月1日